基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法技术

本发明专利技术提出了一种基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法，包括：将有源相控阵天线的电磁干扰环境分解为多个子区域；根据干扰源电磁能量在各子区域之间的传输路径，建立电磁干扰拓扑结构；根据电磁干扰拓扑结构确定干扰源电磁能量对有源相控阵天线的T/R组件的电磁干扰路径，建立对应的干扰源电磁能量的耦合通道及信号流拓扑结构，根据耦合通道及信号流拓扑结构中各节点的散射关系以及节点间之间的管道传播关系，从而得到T/R组件上电磁干扰电压大小。基于电磁拓扑原理，对有源相控阵雷达天线做电磁兼容性分析，分析结果更加精确、具体。具体。具体。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法


[0001]本专利技术涉及电磁兼容性分析
，具体涉及一种基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法。

技术介绍

[0002]现代高技术条件下的作战场景中，雷达、通信、导航、电子对抗等装备和系统集中配置，多种高低频设备、高低压装备、强弱电系统在相对较小较近的同平台或邻近区域共同工作，电磁兼容设计、分析、维护等环节均需得到高度关注和专题分析。
[0003]相控阵雷达因其在空域覆盖、扫描范围、扫描速度、多目标跟踪、副瓣抑制等诸多方面的技术优势而得到了广泛应用，在战场感知、远程预警、防空反导、精密跟踪、目标识别、精确打击等各领域发挥着重要作用，其列装和布设遍布陆、海、空、天的军用车辆、舰船、飞机、导弹和卫星等平台，对我军作战全流程各环节诸要素具有直接作用和影响，拥有很高的战斗力贡献率。
[0004]相控阵天线是相控雷达核心组件，辐射特性取决于单元和组阵方式，不同单元也影响阵列结构和馈电网络。研究有源相控阵雷达天线电磁兼容问题，有望从源头上降低各分系统和设备自扰互扰风险，为作战效能提升做贡献。针对有源相控阵雷达天线电磁兼容性提升需求，提出有源相控阵天线电磁兼容量化设计指标分解方法，突破电磁兼容精细建模技术，提出有源相控阵天线电磁兼容高效仿真技术，为有源相控阵天线电磁兼容性指标分解、建模仿真、正向设计、改进优化等提供指导依据。目前，有源相控阵天线的电磁兼容量化设计指标分解方法较为繁琐，还可以进一步改善，有源相控阵天线的电磁兼容建模仿真技术也还有待进一步精细化，其电磁兼容性分析有待细化和提高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0007]基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法，包括：
[0008]1)将有源相控阵天线的电磁干扰环境分解为多个子区域；
[0009]2)根据干扰源电磁能量在各子区域之间的传输路径，建立电磁干扰拓扑结构；
[0010]3)根据电磁干扰拓扑结构确定干扰源电磁能量对有源相控阵天线的T/R组件的电磁干扰路径，建立对应的干扰源电磁能量的耦合通道及信号流拓扑结构，根据耦合通道及信号流拓扑结构中各节点的散射关系以及节点间之间的管道传播关系，得到T/R组件上电磁干扰电压大小。
[0011]本专利技术的步骤(1)中将有源相控阵天线的电磁干扰环境根据有源相控阵天线的结构组成分解为5个子区域，分别用V0，V1，V2，V3，V4表示，其中V0表示外部干扰源电磁环境，V1表示有源相控阵天线罩内电磁环境，V2表示T/R组件屏蔽腔内电磁环境，V3表示T/R组件内部
电磁环境，V4表示天线阵列单元内部电磁环境。
[0012]本专利技术的步骤(2)中干扰源电磁能量在不同子区域间通过各子区域间的分界面上的孔缝耦合或不同子区域之间连接的传输线耦合方式进行能量传输。
[0013]本专利技术的步骤(2)中干扰源电磁能量传输路径中的所有有源相控阵天线的组成元件以及发生耦合的耦合点均作为电磁干扰拓扑结构中的节点，干扰源电磁能量在节点间的能量流动方向是双向的。
[0014]本专利技术在步骤2)中，电磁干扰拓扑结构中的干扰源电磁能量传输路径包括：
[0015]第一电磁干扰路径：来自外部干扰源的干扰源电磁能量通过有源相控阵天线罩上的孔缝耦合到有源相控阵天线罩内，与天线单元表面发生耦合，耦合的电磁能量在天线单元与T/R组件互连的射频线缆上进行传输，从而对T/R组件产生电磁干扰；
[0016]第二电磁干扰路径：来自外部干扰源的干扰源电磁能量通过有源相控阵天线罩上的孔缝耦合到有源相控阵天线罩中，与天线单元和T/R组件互连的射频线缆发生场线耦合，耦合的电磁能量在射频线缆上进行传输，从而对T/R组件产生电磁干扰；
[0017]第三电磁干扰路径：来自外部干扰源的干扰源电磁能量通过有源相控阵天线罩上的孔缝耦合到有源相控阵天线罩中，再通过T/R组件屏蔽腔上的孔缝耦合到T/R组件屏蔽腔中，T/R组件屏蔽腔中的空间电磁场对T/R组件直接耦合干扰；
[0018]第四电磁干扰路径：来自外部干扰源的扰源电磁能量通过有源相控阵天线罩上的孔缝耦合到有源相控阵天线罩中，再通过T/R组件屏蔽腔上的孔缝耦合到T/R组件屏蔽腔中，与T/R组件屏蔽腔中的T/R组件输入输出连接线缆发生场线耦合，耦合的电磁能量在线缆上进行传输，从而对T/R组件产生电磁干扰。
[0019]本专利技术，在步骤3)中，耦合通道及信号流拓扑结构中的节点包括外部干扰源、干扰源电磁能量在不同子区域间传输过程中发生耦合的孔缝位置、发生场线耦合传输线缆以及场线耦合位置、发生直接耦合的分界面以及耦合位置。存在干扰源电磁能量传输的各节点之间用传输管道连接。
[0020]由于屏蔽腔的屏蔽层对于电磁能量有屏蔽作用，所以电磁干扰通过有源相控阵天线罩和T/R组件屏蔽腔后其电磁干扰能量已经很小，故第三电磁干扰路径和第四电磁干扰路径对T/R组件产生的电磁干扰可忽略不计。本专利技术在步骤3)中，基于电磁干扰拓扑结构中的第一电磁干扰路径和第二电磁干扰路径建立对应的干扰源电磁能量的耦合通道及信号流拓扑结构。
[0021]进一步地，本专利技术步骤3)中，获取干扰源电磁能量的耦合通道及信号流拓扑结构中各节点的散射关系，构成系统总的节点散射矩阵；获取干扰源电磁能量的耦合通道及信号流拓扑结构中各传输管道的传播方程构成系统总的管道传播矩阵；系统总的节点散射矩阵和系统总的管道传播矩阵，代入到BLT方程中求得系统总的广义BLT方程，进而求得T/R组件对应节点上电磁干扰电压。
[0022]具体地，步骤3)中，根据耦合通道及信号流拓扑结构中各节点处的能量流动以及反射系数，得到各节点的散射关系方程，联立所有节点的散射关系方程，得到系统总的散射矩阵。根据耦合通道及信号流拓扑结构中各节点处的能量流动以及各传输管道的管道传输系数，得到各传输管道的传播方程，联立各传输管道的传播方程得到系统总的传播矩阵。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]基于电磁拓扑原理，对有源相控阵雷达天线做电磁兼容性分析，将有源相控阵天线系统的复杂电磁干扰环境分解成多个区域，根据干扰源电磁能量在各子区域之间的传输路径，建立电磁干扰拓扑结构；根据电磁干扰拓扑结构确定干扰源电磁能量对有源相控阵天线的T/R组件的电磁干扰路径，建立对应的干扰源电磁能量的耦合通道及信号流拓扑结构，根据耦合通道及信号流拓扑结构中各节点的散射关系以及节点间之间的管道传播关系，从而得到整个有源相控阵雷达天线系统的电磁兼容问题的求解。该方法更加具体详细地分析了有源相控阵雷达天线的电磁干扰环境，并对其存在的电磁兼容性问题得到了更加高效的解决途径以及研究了分层级量化技术。这相对于原始的有源相控阵天线的电磁兼容分析，更加精确、具体。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法，其特征在于，包括：1)将有源相控阵天线的电磁干扰环境分解为多个子区域；2)根据干扰源电磁能量在各子区域之间的传输路径，建立电磁干扰拓扑结构；3)根据电磁干扰拓扑结构确定干扰源电磁能量对有源相控阵天线的T/R组件的电磁干扰路径，建立对应的干扰源电磁能量的耦合通道及信号流拓扑结构，根据耦合通道及信号流拓扑结构中各节点的散射关系以及节点间之间的管道传播关系，得到T/R组件上电磁干扰电压大小。2.根据权利要求1所述的基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法，其特征在于，步骤(1)中将有源相控阵天线的电磁干扰环境分解为5个子区域，分别用V0，V1，V2，V3，V4表示，其中V0表示外部干扰源电磁环境，V1表示有源相控阵天线罩内电磁环境，V2表示T/R组件屏蔽腔内电磁环境，V3表示T/R组件内部电磁环境，V4表示天线阵列单元内部电磁环境。3.根据权利要求2所述的基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法，其特征在于，步骤(2)中干扰源电磁能量在不同子区域间通过各子区域间的分界面上的孔缝耦合或不同子区域之间连接的传输线耦合方式进行能量传输。4.根据权利要求3所述的基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法，其特征在于，步骤(2)中干扰源电磁能量传输路径中的所有有源相控阵天线的组成元件以及发生耦合的耦合点均作为电磁干扰拓扑结构中的节点，干扰源电磁能量在节点间的能量流动方向是双向的。5.根据权利要求2、3或4所述的基于电磁拓扑的有源相控阵天线电磁兼容分析方法，其特征在于，步骤2)中，电磁干扰拓扑结构中的干扰源电磁能量传输路径包括：第一电磁干扰路径：来自外部干扰源的干扰源电磁能量通过有源相控阵天线罩上的孔缝耦合到有源相控阵天线罩内，与天线单元表面发生耦合，耦合的电磁能量在天线单元与T/R组件互连的射频线缆上进行传输，从而对T/R组件产生电磁干扰；第二电磁干扰路径：来自外部干扰源的干扰源电磁能量通过有源相控阵天线罩上的孔缝耦合到有源相控阵天线罩中，与天线单元和T/R组件互连的射频线缆发生场线耦合，耦合的电磁能量在射频线缆上进行传输，从而对T/R组件产生电磁干扰；第三电磁干扰路径：来自外部干扰源的干扰源电磁能量通过有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，贺佳港，肖培，徐剑姣，李佳维，蒋建辉，潘少鹏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：